تطبيع المعالجة الحرارية: شرح العملية والفوائد والتطبيقات

التطبيع هو شكل من أشكال المعالجة الحرارية للمعادن، يُستخدم لتحسين بنية الحبيبات. يُجرى عادةً بعد انخفاض قابلية السحب في عملية تصنيع أخرى. 

سواءً كنتَ خبيرًا في المعادن أو طالبًا، تابع القراءة. يكشف هذا الدليل عن مزايا التطبيع. سنتناول خلال هذا الدليل معايير التطبيع الرئيسية وأمثلة على أجهزة الفولاذ التطبيعية. 

كيف تعمل عملية التطبيع

تُجرى عملية التطبيع بعد تقنيات التصنيع كالختم أو الصب. ويرجع ذلك إلى أن المعادن المُخمَّدة لزيادة صلابتها عادةً ما تُبدي مرونةً أقل. 

التطبيع يحوّل البنية البلورية لمعدنك إلى حالة مطاوعة، مما يعزز صلابته وهشاشته. وبالتالي، يُصبح الفولاذ وسبائك النيكل المُعالجة أسهل في التشكيل من نظيراتها غير المعالجة. كما يمنع التطبيع الأعطال بتخفيف الإجهاد المتبقي.

الآن بعد أن تعرفت على غرض التطبيع، فقد حان الوقت لتغطية معلمات التطبيع الرئيسية.

التدفئة

لإجراء عملية التطبيع، سخّن المعدن إلى أعلى درجة حرارة حرجة. يبدأ التعافي في هذه المرحلة مع تحسين عيوب البنية الدقيقة. يؤدي هذا إلى تخفيف تدريجي للإجهادات المتراكمة خلال عمليات التصنيع الأخرى. 

إذا كنت تقوم بتسوية الفولاذ بنفسك، فإن التحدي الأكبر يكمن في تسخين قطعة العمل بأكملها بالتساوي. فالتسخين غير المتساوي يُنتج معدنًا بخصائص غير متناسقة، مما يُظهر لاحقًا كأعطال في التشغيل أو الصيانة.  

وقت النقع

بعد تسخين الفولاذ بدرجة كافية، تُحفظ الخطوة التالية عند درجة حرارة إعادة التبلور لفترة زمنية محددة. خلال هذه الفترة، تتغير خصائصه الميكانيكية. وكلما طالت مدة بقاء الفولاذ، تغيرت خصائصه أكثر.

عند الوصول إلى نقطة إعادة التبلور، يتبدد الباينيت والكربيدات من المعدن. وتتشكل حبيبات أوستنيتية جديدة، تستهلك الخلع وحدود الحبيبات والعيوب الموجودة. هذه الحبيبات أصغر حجمًا من الحبيبات الفريتية السابقة. لمزيد من التفاصيل، يمكنك الاطلاع على دليل حول بنية المعادن الهندسية.

تبريد 

المرحلة الأخيرة من التطبيع هي مرحلة نمو الحبيبات. يُتحكم في هذا النمو بتبريد المعدن الساخن في الهواء حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة. تتطور الحبيبات الجديدة التي ذكرناها للتو وتنضج تمامًا، منتجةً معدنًا قويًا ومرنًا.

أثناء التبريد، يجب مراقبة معدل التبريد بعناية. كلما كان التبريد أبطأ، زادت صلابة المعدن. وبالمثل، كلما زادت سرعة التبريد، زادت صلابة المعدن.  

ما هي المعادن التي يمكن تطبيعها؟

يمكنك إجراء التطبيع على عدة أنواع من المعادن، منها:

• سبائك الحديد
• سبائك النيكل
• الألومنيوم 
• نحاس 
• نحاس 

التأثيرات على خصائص المواد

في هذا القسم، سوف تتعلم عن تأثير التطبيع على خصائص الفولاذ. 

تحسينات البنية الدقيقة

عند تسخين الفولاذ أثناء التطبيع، يتحول تركيبه المجهري إلى أوستينيت. بعد تبريده في الهواء، يتحول الأوستينيت إلى فيريت وبيرليت، مما يُظهر حبيبات متجانسة. بالمقارنة مع الفولاذ غير المعالج أو المُبرّد ببطء، تكون الحبيبات أصغر وأكثر تناسقًا.  

الخواص الميكانيكية

يُعزز التطبيع صلابة الفولاذ بتغيير بنية الحبيبات. هذا يعني أن أجهزتك ستتحمل قوى أكبر دون أن تتكسر. كما يُحسّن الفولاذ المُتطبيع أداءه تحت الضغوط المتكررة، وهو أمر مهم للأعمدة والتروس والأجزاء الملحومة عالية الضغط.

التطبيع مقابل التلدين

في هذا القسم، سوف تتعلم الفرق بين التطبيع والتلدين. 

اختلافات التبريد:

أحد الفروق الرئيسية بين التلدين والتطبيع هو معدل التبريد. أثناء التطبيع، نبرد المادة في هواء ساكن لإنتاج بنية حبيبية دقيقة وصلبة. من ناحية أخرى، تُبرّد قطعة العمل ببطء داخل الفرن أثناء التلدين. والنتيجة هي بنية دقيقة خشنة الحبيبات ومعدن شديد الليونة والصلابة. 

الخصائص الناتجة:

بفضل معدل التبريد الأبطأ، يكون الفولاذ المُلَدَّن أكثر ليونة ومرونة. هذا يجعله الخيار الأمثل للتشكيل والتشغيل الآلي عالي السرعة باستخدام الحاسب الآلي. بالمقارنة، يتميز الفولاذ المُعَيَّر بصلابة وقوة أكبر من نظيره المُلَدَّن. لذلك، يُستخدم في الصناعات التي تتطلب قوة استثنائية. 

التكلفة والكفاءة:

نظرًا لطول مدة بقاء المعدن في الفرن، فإن التلدين أكثر تكلفة من التطبيع. علاوة على ذلك، يتطلب الأمر طاقة أكبر للوصول إلى درجات حرارة مرتفعة والحفاظ عليها. لمزيد من التفاصيل، يمكنك الاطلاع على دليل حول التلدين.

إذا كنتَ مبتدئًا في علم المعادن، فمن السهل الخلط بين التطبيع والتلدين. ففي النهاية، تبدو العمليتان متطابقتين. سخّن المعدن فوق النقطة الحرجة، وأبقِه على هذه الحالة لفترة زمنية محددة، ثم برّده للحصول على الخصائص المطلوبة.  

إلا أن الفرق يكمن في ما نسعى لتحقيقه. إذا كنت بحاجة إلى تحسين بنية الفولاذ لديك لتحسين أدائه، فإن التطبيع هو الحل الأمثل. أما إذا كنت بحاجة إلى تليين المعدن قبل التشغيل الآلي أو العمل البارد، فإن التلدين هو الخيار الأمثل. 

لماذا نستخدم التطبيع؟ الفوائد الرئيسية

توفر المعالجة الحرارية الطبيعية للعمال المعدنيين الفوائد التالية:

• تخفيف الضغوط المتبقية: أثناء عملية التطبيع، تبدأ عيوب اللحام والتبريد وغيرها بالزوال. والنتيجة هي بنية بلورية خالية من الإجهاد المتبقي. 
• زيادة اللدونة: نظرًا لأن التطبيع يؤدي إلى تكوين حبيبات موحدة، فإنه يساعد على جعل المعادن أكثر ليونة. 
• تحسين قابلية التشغيل: من خلال التطبيع، يمكنك تغيير المعدن الخاص بك لجعله أكثر قابلية للتصنيع والتشكيل. 

التطبيقات والصناعات النموذجية

فيما يلي التطبيقات والصناعات النموذجية التي يستخدم فيها التطبيع بشكل شائع. 

• السيارات: إذا كنت تعمل في مجال السيارات، فيمكنك تطبيع ختم الفولاذ الفريتي لتقليل الصلابة المكتسبة أثناء التشكيل. 
• تقوية العمل:يمكنك إجراء التطبيع لتعزيز هشاشة الفولاذ الكربوني بعد الدرفلة على البارد. 
• النووية:يُثبت أن التطبيع مفيد في الصناعة النووية. يُجري المُصنِّعون تطبيعًا على سبائك النيكل لعكس التغيرات في البنية الدقيقة الناتجة عن اللحام. 

جدول المقارنة الملخص

تظهر الاختلافات بين التلدين والتطبيع والإطفاء في الجدول أدناه. 

خاتمة

في الختام، عادةً ما تُعاد معايرة المعادن بعد أن تُقلل عملية تصنيع أخرى، مثل التبريد، من قابليتها للسحب. وهي إحدى طرق إزالة الإجهادات المتبقية وتحسين قابلية سحب المعدن. لست متأكدًا من أين تبدأ؟ HDCMfg يسعدنا مساعدتك في أي مسألة فنية.